醋酸酐生产过程概念设计

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1、化工过程模拟与优化课程设计报告醋酸酐生产过程概念设计指导老师：钱宇教授陆恩锡教授学生：周亮专业：化学工程2001年5月15日37--1．过程设计分析1.1醋酸酐的相关信息1.1.1性质与用途醋酸酐（又称乙酸酐，简称醋酐）为无色易流动液体，有极强的醋酸气味。有刺激作用。相对密度（d415）1.080,熔点-73℃，非点139℃，折光指数（20℃）1.3904，水中溶解度（20℃）12%。易燃烧，遇水分解成醋酸。溶于乙醇、乙醚、苯和氯仿。醋酸酐（又称乙酸酐，简称醋酐）是一种重要的有机化工原料，主要用于制造醋酸纤维、醋酸塑料、不燃性电影胶片及人造丝等化工产。在医药工业中

2、用于制造阿司匹林、合霉素、地巴唑等药物。此外，在燃料，香料及化工生产中用作强乙酰化剂和脱水剂。1.1.2生产与消费我国从50年代末期开始生产醋酸酐。上海试剂一厂采用乙酰氧化法首先建成了我国第一套醋酸酐生产装置。随后，南通醋酸化工厂、山东新华制药厂、吉化公司电石厂等相继建设了十几套生产装置。1972年合成醋酸酐产量突破万吨达到1.03万吨，1980年为1.43万吨，92年增长到4.04万吨，目前年产量超过7万吨，供需基本持平。1.1.3技术要求中华人民共和国国家标准GB10668-89指标名称指标优等品一等品合格品色度（铂-钴），号≤101525乙酸酐含量，%≥98

3、.598.096.00沸程（压力在1.013*105Pa）℃138.0-141.0137.5-141.0136.5-141.5蒸发残渣，%≤0.0050.010.01含铁量，%≤0.00010.00020.0005重金属（以Pb计）%≤0.00010.00020.0005氯化物（以Cl计）%≤0.00020.00050.001高锰酸钾指数mg/100ml≤608037--1.2醋酸酐生产过程的分析1.2.1醋酸酐的生产方法甲醇乙醇丙酮醇乙炔乙烯醋酸乙酸甲酯乙烯酮二乙酸亚乙酯乙醛醋酸酐醋酸酐的各种生产方法示意图：其中最常用的主要工业生产方法有醋酸法、丙酮法、乙醛法等

4、。本设计拟采用丙酮法进行醋酸酐的生产设计。丙酮在700~800℃，常压、没有催化剂的条件下进行裂解反应，反应停留时间0.01~1.0s。裂解反应管的结焦比乙酸法严重，为了防止结焦，主要采用高铬钢管材，如用含镍钢材，应事先用一氧化碳和氧气混合物进行钝化处理，以防元素镍对结焦的促进作用。本法丙酮的转化率约为24.4%,生成乙烯酮的选择性为72%,反应信息如下：主反应：CH3COCH3CH2=C=O+CH4700℃，1atm;副反应:CH2=C=OCO+1/2CH2=CH2700℃，1atm;主反应：CH2=C=O+CH3COOH(CH3CO)2O80℃，1atm1.2

5、.2醋酸酐产品分离过程分析由前面反应可知，在醋酸酐的合成过程中，由于丙酮转化不完全、副反应产物的存在和未反应完全醋酸的存在，必须对反应产物进行分级分离。在本设计中，根据沸点之间的差异，首先用一个分离器将产物中甲烷、乙烯和一氧化碳分离出来，再将丙酮分离丙酮循环使用，最后醋酸与醋酸酐的沸点相近，用一个精馏塔进行分离使产品醋酸酐达到相应要求，并使精馏出来的醋酸循环使用。37--2．醋酸酐生产过程的设计2.1反应系统反应主要包括：丙酮裂解、醋酸吸收乙烯酮生成醋酸酐工段；将整个反应和分离循环等作为一个系统，考察它的输入与输出，可以得到以下的信息：1进料物流：原料丙酮、醋酸；

6、2副产物：由于丙酮裂解过程产生CH4、CO、C2H4，可以去作燃料回收；3由于反应很不完全，所以需要一股循环物流将未反应的丙酮送回裂解炉；4过量反应物：醋酸吸收乙烯酮反应中，醋酸为过量反应物，故要循环使用；5产品物流的项目：这些组成的沸点和去向在表2中给出：组分正常沸点℃去向丙酮56.5循环醋酸118.1循环乙烯酮-41.1完全转化甲烷-161.4副产物一氧化碳-191.5副产物乙烯-154.8副产物醋酸酐139.6主要产物醋酸进料丙酮进料醋酸酐CH4，CO，C2H4醋酸循环丙酮循环过程2．2反应信息2.2.1反应、副反应及其条件：主反应：CH3COCH3CH2=

7、C=O+CH4700℃，1atm;副反应:CH2=C=OCO+1/2CH2=CH2700℃，1atm;主反应：CH2=C=O+CH3COOH(CH3CO)2O80℃，1atm37--2.2.2选择性、转化率选择性和转化率的关系可用s=1-4/3x表示产率y=s×x2.2.3反应的相态1.CH4、CO、C2H4、CH2=C=O常温下均为气态；2.丙酮的裂解反应为气相反应；3.醋酸吸收乙烯酮反应中，乙酸、醋酸酐为液相，乙烯酮为气相；4.两个反应均不需催化剂。设计方案定为年产15,000吨，即设计产量为20.0kmol/hr。产品浓度控制在98%以上，从而反推原料量即丙

8、酮、醋酸的